DE10337970A1 - Metal-containing, hydrogen storage material and process for its preparation - Google Patents

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Abstract

Es wird ein metallhaltiger, wasserstoffspeichernder Werkstoff vorgeschlagen, der zu seiner Hydrierung oder Dehydrierung ein Katalysationsmittel enthält, wobei das Katalysationsmittel ein Metallkarbonat ist. Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen metallhaltigen, wasserstoffspeichernden Werkstoffs zeichnet sich dadurch aus, daß der metallhaltige Werkstoff und/oder das Katalysationsmittel in Form des Metallkarbonats einem mechanischen Mahlvorgang unterworfen wird bzw. werden.A metal-containing hydrogen storage material is proposed which contains a catalysing agent for its hydrogenation or dehydrogenation, the catalysing agent being a metal carbonate. A method for producing such a metal-containing, hydrogen-storing material is characterized in that the metal-containing material and / or the catalyst in the form of the metal carbonate is / are subjected to a mechanical grinding process.

Description

Die Erfindung betrifft einen metallhaltigen, wasserstoffspeichernden Werkstoff, der zu seiner Hydrierung oder Dehydrierung ein Katalysationsmittel enthält, und ein Verfahren zur Herstellung eines metallhaltigen, wasserstoffspeichernden Werkstoffs.The The invention relates to a metal-containing, hydrogen-storing A material which is a catalysing agent for its hydrogenation or dehydrogenation contains and a method for producing a metal-containing, hydrogen-storing Material.

Ein metallhaltiger Werkstoff sowie ein Verfahren dieser Art sind bekannt (DE-A-199 13 714). In dem vorgen. Dokument ist die Speicherung von Wasserstoff mittels Metallhydriden beschrieben worden. Es ist bekannt, daß Wasserstoff an sich ein idealer Träger von Energie ist, da bei seiner Rückumwandlung in Energie ausschließlich Wasser entsteht. Wasserstoff selbst kann mit Hilfe elektrischer Energie aus Wasser hergestellt werden.One metal-containing material and a method of this type are known (DE-A-199 13 714). In the above document is the storage of Hydrogen has been described by means of metal hydrides. It is known, that hydrogen an ideal carrier in itself of energy is there during its re-conversion in energy exclusively Water is created. Hydrogen itself can with the help of electric Energy can be made from water.

Durch diesen gewissermaßen idealen Energieträger Wasserstoff ist es möglich, mit elektrischer Energie an be stimmten Orten, wo sie produziert wird, einen Wasserstoffspeicher zu hydrieren, d.h. zu laden, diesen an andere Orte zu transportieren und dort, wo ein Energiebedarf besteht, zu dehydrieren, d.h. zu entladen, und die freiwerdende Energie für den gewünschten Zweck zu nutzen, wobei bei der Rückumwandlung wiederum Wasser entsteht. Ein Problem stellt sich bei der Verwendung von Wasserstoff als Energieträger aber immer noch, das zwar bisher schon einer für viele Zwecke brauchbaren Lösung zugeführt wurde, für bestimmte Zwecke aber der bisher beschrittene bzw. angebotene Lösungsweg noch nicht ausreichend ist.By in a sense ideal energy source Hydrogen is it possible with electrical energy in specific places where it produces is to hydrogenate a hydrogen storage, i. to load this to transport to other places and where there is an energy demand exists to dehydrate, i. to unload, and the released Energy for the desired Purpose to use, taking in the reverse conversion again water is created. A problem arises in the use of hydrogen as an energy source but still, although so far already useful for many purposes solution supplied was for certain purposes but the previously approached or offered solution is not enough.

Bei der Speicherung von Wasserstoff mittels Metallhydriden, wie es in dem obigen Dokument beschrieben ist, wird der Wasserstoff chemisch gebunden und ein entsprechendes Metallhydrid gebildet. Durch Energiezufuhr, d.h. durch die Erwärmung des Metalls, wird der Wasserstoff wieder freigegeben, so daß die Reaktion vollständig reversibel ist. Ein Nachteil der Speicherung von Wasserstoff mittels eines Metallhydrids ist die verhältnismäßig geringe Reaktionsgeschwindigkeit, die Speicherzeiten von mehreren Stunden zur Folge hatte. Bei dem oben beschriebenen gattungsgemäßen metallhaltigen, wasserstoffspeichernden Werkstoff war zur Beschleunigung der Hydrierung oder der Dehydrierung ein Katalysationsmittel in Form eines Metalloxides hinzugegeben worden, womit eine außerordentlich hohe Zunahme der Reaktionsgeschwindigkeit beim Laden und Entladen erreicht worden ist, was für viele Anwendungsfälle schon zu sehr brauchbaren Lösungen für den Normaleinsatz geführt hatte. Für bestimmte Einsatzfälle ist auch der gattungsgemäße metallhaltige, wasserstoffspeichernde Werkstoff, der ein Katalysationsmittel in Form eines Metalloxides enthält, immer noch nicht ausreichend im Hinblick auf eine angestrebte bzw. notwendige Reaktionsgeschwindigkeit beim Hydrieren und Dehydrie ren, zumal Katalysationsmittel auf der Basis von Nitriden, Oxiden und Karbiden aufgrund ihrer zum Teil hohen Dichten eine gewichtsbezogene Speicherkapazität des wasserstoffspeichernden Werkstoffs reduzieren.at the storage of hydrogen by means of metal hydrides, as in As described in the above document, the hydrogen becomes chemically bound and formed a corresponding metal hydride. Through energy intake, i.e. by the warming of the metal, the hydrogen is released again, so that the reaction Completely is reversible. A disadvantage of storing hydrogen by means of a metal hydride is relatively low Reaction speed, storage times of several hours had the consequence. In the generic metal-containing, described above, hydrogen storage material was used to accelerate hydrogenation or dehydrogenation, a catalysing agent in the form of a metal oxide been added, whereby an extraordinarily high increase in Reaction speed has been achieved during loading and unloading is what for many applications already very useful solutions for the Normal use led would have. For certain applications is also the generic metal-containing, hydrogen storage material containing a catalysing agent in Contains form of a metal oxide still not sufficient with regard to a desired or necessary reaction rate during hydrogenation and dehydrogenation, especially catalysers based on nitrides, oxides and Carbides due to their sometimes high densities a weight related memory reduce the hydrogen storage material.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen metallhaltigen Werkstoff, wie ein Metall, eine Metallegierung, eine intermetallische Phase, Verbundwerkstoffe aus Metallen sowie entsprechende Hydride zu schaffen, mit denen die Reaktionsgeschwindigkeit beim Hydrieren und Dehydrieren gegenüber der entsprechenden Fähigkeit derartiger Metalle, Metallegierungen, intermetallische Phasen, Verbundwerkstoffen aus Metallen sowie entsprechender Hydride, auch wenn diese Katalysationsmittel in Form von Metallhydriden enthalten, nochmals deutlich zu verbessern, so daß diese auch als Energiespeicher nutzbar sind, bei denen es auf sehr schnelle Energieaufnahme bzw. Energieabgabe ankommt bzw. ein extrem schnelles Hydrieren und Dehydrieren möglich ist, wobei ein Verfahren zur Herstellung eines metallhaltigen, wasserstoffspeichernden Werkstoffs wie eines Metalls, einer Metallegierung, einer intermetallischen Phase sowie eines Verbundwerkstoffes aus diesen Materialien einfach und kostengünstig durchführbar sein soll, so daß derart hergestellte Werkstoffe in großtechnischem Maße als Wasserstoffspeicher kostengünstig eingesetzt werden können, bei denen die technisch sehr hohe Reaktionsgeschwindigkeit bei der Hydrierung und Dehydrierung gewährleistet ist.It is therefore an object of the present invention, a metal-containing Material, such as a metal, a metal alloy, an intermetallic Phase, composites of metals and corresponding hydrides to create, with which the reaction speed with the hydrogenation and dehydrating the appropriate ability such metals, metal alloys, intermetallic phases, composites of metals and corresponding hydrides, even if these catalysers in the form of metal hydrides, to significantly improve again, so that this can also be used as energy storage, where it is very fast Energy intake or energy delivery arrives or an extremely fast Hydrogenation and dehydration possible is a process for preparing a metal-containing, hydrogen-storing Material such as a metal, a metal alloy, an intermetallic Phase as well as a composite material made of these materials easy and cost-effective feasible should be so that produced so Materials in large-scale Dimensions as hydrogen storage economical can be used where the technically very high reaction rate in the Hydrogenation and dehydration ensured is.

Gelöst wird die Aufgabe bezüglich des metallhaltigen wasserstoffspeichernden Werkstoffs dadurch, daß das Katalysationsmittel ein Metallkarbonat ist.Is solved the task concerning the metal-containing hydrogen storage material characterized in that the catalyst a metal carbonate is.

Dabei wurde sich der Umstand zu Nutze gemacht, daß im Vergleich zu reinen Metallen Metallkarbonate spröde sind, wodurch eine noch kleinere Partikelgröße als bisher erreicht wird und eine noch homogenere Verteilung im erfindungsgemäßen Werkstoff erreichbar ist, was zur Folge hat, daß die Reaktionskinetik gegenüber der Verwendung von metallischen Katalysationsmitteln wesentlich erhöht wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist der, daß Metallkarbonate regelmäßig sehr viel preisgünstiger bereitstellbar sind als Metalle bzw. Metallegierungen, so daß auch das erfindungsgemäß angestrebte Ziel einer preisgünstigen großtechnischen Bereitstellbarkeit der erfindungsgemäßen Speicherwerkstoffe erreicht wird.there the circumstance was taken advantage of in comparison to pure metals Metal carbonates are brittle, whereby an even smaller particle size is achieved than before and an even more homogeneous distribution in the material according to the invention is achievable, which has the consequence that the reaction kinetics against the Use of metallic catalysing agents is substantially increased. Another significant advantage is that metal carbonates regularly very much cheaper are providable as metals or metal alloys, so that the according to the invention Target of a low-priced large-scale Availability of the storage materials according to the invention achieved becomes.

Die Vorteile von Metallkarbonaten als Katalysationsmittel im Vergleich zu anderen Katalysationsmitteln sind auch eine schnellere Kinetik als mit allen anderen Katalysationsmitteln erreichbar, ein besseres Verhältnis von Aktivität zu Gewicht und, wie schon erwähnt, eine kostengünstigere Bereitstellbarkeit als Metalle.The advantages of metal carbonates as catalysing agents compared to other catalysers are also faster kinetics than any Other catalysers available, a better ratio of activity to weight and, as already mentioned, a more cost-effective availability than metals.

Gem. einer vorteilhaften Ausgestaltung des metallhaltigen Werkstoffs besteht das Metallkarbonat aus Gemischen von Metallkarbonaten, d.h. es ist grundsätzlich möglich, für bestimmte Anwendungszwecke verschiedene Metallkarbonate im gleichen metallhaltigen, wasserstoffspeichernden Werkstoff als Katalysationsmittel einzusetzen, womit bei bestimmten quantitativ und qualitativ wählbaren Gemischen eine nochmalige Verbesserung der Reaktionskinetik erreicht wird.Gem. an advantageous embodiment of the metal-containing material If the metal carbonate consists of mixtures of metal carbonates, i. it is basically possible, for certain Uses various metal carbonates in the same metal-containing, use hydrogen-storing material as a catalysing agent, which with certain quantitatively and qualitatively selectable Mixtures achieved a further improvement in the reaction kinetics becomes.

Ebenso ist es für bestimmte Anwendungsfälle vorteilhaft, das Metallkarbonat aus Mischkarbonaten von Metallen bestehen zu lassen, was ebenfalls bei bestimmten qualitativen und quantitativen Mischverhältnissen und Mischbestandteilen zu einer Erhöhung der Reaktionskinetik beim Hydrieren und beim Dehydrieren des wasserstoffspeichernden Werkstoffs führt.As well is it for certain applications advantageous, the metal carbonate from mixed carbonates of metals which is also the case for certain qualitative and quantitative mixing ratios and mixed ingredients to increase the reaction kinetics in Hydrogenation and dehydrogenation of the hydrogen storage material leads.

Es war voranstehend dargelegt worden, daß Metall im Sinne der erfindungsgemäßen Gattung des wasserstoffspeichernden Werkstoffs auch begrifflich Metallegierungen, intermetallische Phasen, Verbundwerkstoffe aus Metallen sowie entsprechende Hydride umfassen soll.It was set forth above that metal in the sense of the genus of the invention of the hydrogen storage material also conceptual metal alloys, intermetallic phases, composites of metals and the like Hydrides should include.

Vorzugsweise ist der metallhaltige Werkstoff aber für bestimmte Anwendungsfälle derart gewählt, daß das Metallkarbonat ein Karbonat eines elementaren Metalls ist. Zudem können vorzugsweise grundsätzlich die Metallkarbonate das jeweilige Karbonat der Metalle Li, Be, B, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Cs, Ba, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Fr, Ra, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lw sein.Preferably However, the metal-containing material is such for certain applications chosen that the metal carbonate is a carbonate of an elemental metal. In addition, preferably always the Metal carbonates the respective carbonate of the metals Li, Be, B, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Cs, Ba, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Fr, Ra, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lw.

Es ist aber auch vorteilhafterweise möglich, das Metallkarbonat derart zu wählen, daß es das Karbonat der Metalle oder Metallgemische der Seltenen Erden ist.It but is also advantageously possible, the metal carbonate such to choose, that it the carbonate of the metals or metal mixtures of the rare earths is.

Gem. einer weiteren vorteilhaften anderen Ausgestaltung der Erfindung wird das Metallkarbonat durch unterschiedliche Metallkarbonate des gleichen Metalls gebildet, wodurch auch speziellen Anwendungsbereichen des wasserstoffspeichernden Werkstoffs Rechnung getragen werden kann, um bestimmten Anforderungen an die zu erreichen gewünschte Reaktionskinetik zu genügen.Gem. a further advantageous other embodiment of the invention The metal carbonate is replaced by different metal carbonates of the formed of the same metal, which also has special applications the hydrogen storage material are taken into account may, in order to achieve specific requirements for the desired reaction kinetics to suffice.

Schließlich ist es vorteilhaft, dem metallhaltigen Werkstoff und/oder dem Katalysationsmittel eine nanokristalline Struktur zu geben, womit die Reaktionsgeschwindigkeit der Hydrierung bzw. der Dehydrierung des metallhaltigen wasserstoffspeichernden Werkstoffs nochmals erhöht werden kann.Finally is it is advantageous, the metal-containing material and / or the catalyst to give a nanocrystalline structure, indicating the reaction rate the hydrogenation or the dehydrogenation of the metal-containing hydrogen-storing material increased again can be.

Das Verfahren zur Herstellung eines metallhaltigen wasserstoffspeichernden Werkstoffs zur Lösung der o.g. Aufgabe, die gleichermaßen auch für das Herstellungsverfahren gilt, zeichnet sich dadurch aus, daß der metallhaltige Werkstoff und/oder das Katalysationsmittel einem mechanischen Mahlvorgang unterworfen wird, bzw. werden.The Process for the preparation of a metal-containing hydrogen storage Material to the solution the o.g. Task that equally for the manufacturing process applies, characterized by the fact that the metal-containing material and / or the catalysing a mechanical grinding process is or will be subjected.

Dadurch wird vorteilhafterweise ein Pulver aus dem metallhaltigen Werkstoff und/oder dem Katalysationsmittel erhalten, so daß sich eine optimierte Reaktionsoberfläche und eine sehr vorteilhafte Defektstruktur im Gesamtvolumen des wasserstoffsp-eichernden Werkstoffs ergibt und darin eine gleichmäßige Verteilung des Katalysationsmittels möglich wird.Thereby is advantageously a powder of the metal-containing material and / or the catalysing agent, so that an optimized reaction surface and a very advantageous defect structure in the total volume of the hydrogen splitting Material results and in a uniform distribution of the catalyst is possible.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens ergibt sich dadurch, daß der Mahlvorgang in Abhängigkeit vom metallhaltigen Werkstoff und/oder dem Katalysationsmittel zeitlich unterschiedlich lang durchgeführt wird, so daß, je nach zeitlicher Länge, die angestrebte optimale Oberfläche des wasserstoffspeichernden Werkstoffs und die angestrebte optimale Verteilung des Katalysationsmittel in diesem erreicht werden kann. Das Mahlen des Katalysationsmittels und das Mahlen des metallhaltigen Werkstoffs kann unterschiedlich lang gewählt werden und wird derart gewählt, daß der Pulverisierungsgrad des metallhaltigen Werkstoffs optimal an den gewünschten Pulverisierungsgrad des Katalysationsmittels angepaßt werden.A advantageous embodiment of the method results from the fact that the grinding process dependent on of the metal-containing material and / or the catalyst in time performed differently long will, so that, depending on the length of time, the desired optimal surface the hydrogen storage material and the desired optimal Distribution of the catalysing agent can be achieved in this. The grinding of the catalyst and the milling of the metal-containing Material can be chosen different lengths and will be like this selected that the Pulverization degree of the metal-containing material optimally to the desired Pulverisierungsgrad the catalyst be adapted.

Es ist auch gem. einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens möglich, daß der metallhaltige Werkstoff zunächst dem Mahlvorgang unterworfen wird und nachfolgend nach Zugabe des Katalysationsmittels dazu der Mahlvorgang bezüglich des metallhaltigen Werkstoffs und des Katalysationsmittels fortgesetzt wird, es ist aber auch vorteilhafterweise möglich, daß zunächst das Katalysationsmittel dem Mahlvorgang unterworfen wird und nachfolgend nach Zugabe des metallhaltigen Werkstoffs dazu der Mahlvorgang bezüglich des Katalysationsmittels und des metallhaltigen Werkstoffs fortgesetzt wird.It is also gem. a further advantageous embodiment of the method possible, that the metal-containing material first is subjected to the grinding process and subsequently after the addition of the catalyst to the grinding process with respect the metal-containing material and the catalysing continued is, but it is also advantageously possible that first the catalysing agent is subjected to the grinding process and subsequently after addition of the metal-containing material to the grinding process with respect to Catalyst and the metal-containing material continued becomes.

Die vorangehend beschriebenen unterschiedlichen Modifikationen der Verfahrensführung werden jeweils gewählt in Abhängigkeit des Grades der Pulverisierung des Katalysationsmittels und des Pulverisierungsgrades metallhaltigen Werkstoffs, die entscheidend für eine optimal mögliche Reaktionskinetik in Abhängigkeit des gewählten Metalls i.V.m. dem geeignet dazu gewählten Katalysationsmittel ist.The different modifications of the process procedure described above are selected in each case depending on the degree of pulverization of the catalysing agent and the degree of pulverization of metal-containing material, which is decisive for an optimally possible reaction kinetics as a function of the selected metal iVm the suitable catalysing agent is chosen.

Es sei aber darauf hingewiesen, daß es prinzipiell möglich ist und im Rahmen der Erfindung liegt, daß vorteilhafterweise der metallhaltige Werkstoff und das Katalysationsmittel (von Anfang an) bis zum Erreichen des vorbestimmten Pulverisierungsgrades gemeinsam gemahlen werden.It but it should be noted that it in principle possible is and within the scope of the invention that advantageously the metal-containing Material and the catalysing agent (from the beginning) to reach the predetermined degree of pulverization are ground together.

Die Dauer des Mahlvorganges, die auch wiederum in Abhängigkeit des wasserstoffspeichernden Metalls und in Abhängigkeit des gewählten Katalysationsmittels gewählt werden kann, liegt, wie Versuche ergeben haben, im unteren Bereich schon im Bereich von wenigen Minuten, um für eine bestimmte Auswahl des wasserstoffspeichernden Werkstoffs und des Katalysationsmittels eine optimale Reaktionskinetik zu erreichen. Vorzugsweise ist die Dauer des Mahlvorganges somit im Bereich von wenigstens 1 Min. bis zu einer Dauer von 200 Std. liegend.The Duration of the grinding process, which in turn depends on the hydrogen storage metal and depending on the chosen catalysing agent chosen can be, lies, as experiments have shown, in the lower range already in the range of a few minutes to order for a specific choice of hydrogen storage material and the catalyst to achieve an optimal reaction kinetics. Preferably, the Duration of the grinding process thus in the range of at least 1 min. To lying for a duration of 200 hours.

So ist bspw. eine besonders gute Reaktionskinetik schon bei 20 Std. des Mahlens eines Katalysationsmittels in Form von MnCO3 möglich.Thus, for example, a particularly good reaction kinetics is possible even at 20 hours of the milling of a catalysing agent in the form of MnCO 3 .

Um zu verhindern, daß während des Mahlvorganges des metallhaltigen wasserstoffspeichernden Werkstoffs und/oder des Katalysationsmittels diese mit dem Umgebungsgas reagieren, in dem der Mahlvorgang vonstatten geht, wird der Mahlvorgang vorteilhafterweise unter einer Inertgasatmosphäre durchgeführt, wobei das Inertgas vorzugsweise Argon ist, aber auch prinzipiell Stickstoff sein kann. Es sei aber darauf hingewiesen, daß das Verfahren grundsätzlich auch unter einer Atmosphäre aus Umgebungsluft durchgeführt werden kann in Abhängigkeit der ausgewählten Art des dem metallhaltigen Werkstoffs zugrunde liegenden Metalls (im Sinne der obigen Definition) und in Abhängigkeit des gewählten Katalysationsmittels. Metallkarbonate können auch durch Mahlen mit organischen Lösungsmitteln in situ hergestellt werden.Around to prevent that during the Milling process of the metal-containing hydrogen storage material and / or the catalysing agent they react with the ambient gas, in which the grinding proceeds, the grinding process is advantageously carried out carried out under an inert gas atmosphere, wherein the inert gas is preferably argon, but also nitrogen in principle can be. It should be noted, however, that the method in principle under one atmosphere carried out from ambient air can be dependent the selected one Type of metal underlying the metal-containing material (as defined above) and depending on the chosen catalysing agent. Metal carbonates can also prepared by grinding with organic solvents in situ become.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiden Figuren zusammenfassend im einzelnen dargestellt. Darin zeigen:The Invention will now be summarized with reference to the two figures shown in detail. Show:

1 einen Vergleich der Wasserstoffabsorptionskinetik von Magnesium mit 1 mol% MnCO3 mit einer Mahl zeit von 20 Std. und 1 mol % Cr2O3 mit einer Mahlzeit von 100 Std. bei einer Temperatur von 300° C und einem Wasserstoffdruck von 8,4 bar und 1 a comparison of the hydrogen absorption kinetics of magnesium with 1 mol% MnCO 3 with a meal time of 20 hours and 1 mol% Cr 2 O 3 with a meal of 100 hours at a temperature of 300 ° C and a hydrogen pressure of 8.4 bar and

2 einen Vergleich der Wasserstoffdesorptionskinetik von Magnesium mit 1 mol% MnCO3 und einer Mahlzeit von 20 Std. und 1 mol% Cr2O3 mit einer Mahlzeit von 100 Std. bei einer Temperatur von 300° C im Vakuum. 2 a comparison of the hydrogen desorption kinetics of magnesium with 1 mol% MnCO 3 and a meal of 20 hrs. and 1 mol% Cr 2 O 3 with a meal of 100 hrs. at a temperature of 300 ° C in vacuo.

Der metallhaltige, wasserstoffspeichernde Werkstoff wird als Wasserstoffspeicher, der geladen und entladen werden kann, genutzt. Der chemisch-physikalische Vorgang der Speicherung von Wasserstoff ist die Hydrierung des Werkstoffs und bei der Entladung die Dehydrierung. Zur Beschleunigung der Hydrierung und der Dehydrierung wird als Katalysationsmittel ein Metallkarbonat eingesetzt. Der metallhaltige wasserstoffspeichernde Werkstoff wird in pulverförmiger Form benötigt, um eine extrem große Reaktionsoberfläche zur Verfügung zu haben. Gleiches gilt prinzipiell auch für das Katalysationsmittel in Form des Metallkarbonats. Der Gehalt an Katalysationsmittel kann beispielsweise 0,005 mol% bis 20 mol% betragen.Of the metal-containing, hydrogen-storing material is used as hydrogen storage, which can be loaded and unloaded, used. The chemical-physical The process of storing hydrogen is the hydrogenation of the material and dehydration on discharge. To accelerate the hydrogenation and dehydrogenation becomes a metal carbonate as a catalysing agent used. The metal-containing hydrogen storage material is in powdery Mold needed, an extremely large one reaction surface to disposal to have. The same applies in principle also for the catalysing agent in Shape of the metal carbonate. The content of catalysing agent can For example, be 0.005 mol% to 20 mol%.

Um den eigentlichen metallhaltigen, wasserstoffspeichernden Werkstoff und/oder das Katalysationsmittel in pulverförmiger Form vorliegen zu haben, wird bzw. werden das Katalysationsmittel und/oder der metallhaltige Werkstoff einem mechanischen Mahlvorgang unterworfen.Around the actual metal-containing, hydrogen-storing material and / or to have the catalysing agent in powder form or are the catalysing agent and / or the metal-containing material subjected to a mechanical grinding process.

Unter Bezugnahme auf die 1 ist ersichtlich, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen Katalysationsmittels in Form eines Metallkarbonats, im vorliegenden Falle der Zusammensetzung MnCO3 eine sehr viel schnellere Wasserstoffabsorptionskinetik erreicht wird als mit den besten bisher benutzten oxydischen Katalysatoren, wie sie bspw. in der auf die gleiche Anmelderin zurückgehenden DE-A-199 13 714 beschrieben sind. Dort werden die besagten metalloxidischen Katalysationsmittel eingesetzt. Darüber hinaus wird aufgrund der geringeren Dichte der erfindungsgemäßen Katalysationsmittel auf der Basis von Metallkarbonaten eine um mehr als 20 % höhere reversible Speicherkapazität erreicht. Zudem ist es mit dem erfindungsgemäßen Katalysationsmittel auf der Basis von Metallkarbonaten möglich, die Hydrierung des metallhaltigen, wasserstoffspeichernden Werkstoffs bei Temperaturen durchzuführen, die erheblich geringer sind als im Vergleich zu katalysierten Reaktionen auf der Basis von Ka talysationsmitteln metalloxidischer Art und noch stärker reduziert sind im Vergleich zu nichtkatalysierten Reaktionen überhaupt.With reference to the 1 It can be seen that with the aid of the catalyst according to the invention in the form of a metal carbonate, in the present case the composition MnCO 3, a much faster hydrogen absorption kinetics is achieved than with the best hitherto used oxidic catalysts, as described, for example, in the same to the same Applicant DE A-199 13 714 are described. There, the said metal oxide catalysing agents are used. In addition, a more than 20% higher reversible storage capacity is achieved due to the lower density of the catalyst according to the invention based on metal carbonates. In addition, it is possible with the catalyst according to the invention based on metal carbonates to carry out the hydrogenation of the metal-containing, hydrogen-storing material at temperatures that are considerably lower than compared to catalyzed reactions based on Ka metalizers of metal oxide type and even more reduced in comparison to non-catalyzed reactions at all.

Claims (23)

Metallhaltiger, wasserstoffspeichernder Werkstoff, der zu seine Hydrierung oder Dehydrierung ein Katalysationsmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysationsmittel ein Metallkarbonat ist.A metal-containing, hydrogen storage material containing a catalysing agent for its hydrogenation or dehydrogenation, characterized in that the catalysing agent is a metal carbonate. Metallhaltiger Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallkarbonat aus Gemischen von Metallkarbonaten besteht.Metal-containing material according to claim 1, characterized characterized in that Metal carbonate consists of mixtures of metal carbonates. Metallhaltiger Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallkarbonat aus Mischkarbonaten von Metallen besteht.Metal-containing material according to claim 1, since characterized in that the metal carbonate consists of mixed carbonates of metals. Metallhaltiger Werkstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallkarbonat ein Karbonat eines elementaren Metalls ist.Metal-containing material according to one or more the claims 1 to 3, characterized in that the metal carbonate is a carbonate of an elemental metal. Metallhaltiger Werkstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallkarbonat das Karbonat der Metalle Li, Be, B, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Cs, Ba, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Fr, Ra, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lw ist.Metal-containing material according to claim 4, characterized characterized in that Metal carbonate the carbonate of the metals Li, Be, B, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Cs, Ba, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Fr, Ra, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, It's Fm, Md, No, Lw. Metallhaltiger Werkstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallkarbonat das Karbonat der Metalle oder Metallgemische der Seltenen Erden ist.Metal-containing material according to one or more the claims 1 to 4, characterized in that the metal carbonate is the carbonate is the metals or metal mixtures of the rare earths. Metallhaltiger Werkstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallkarbonat durch unterschiedliche Metallkarbonate des gleichen Metalls gebildet wird.Metal-containing material according to one or more the claims 1 to 6, characterized in that the metal carbonate by different metal carbonates of the same metal is formed. Metallhaltiger Werkstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Karbonat in situ aus dem Speicherwerkstoff durch Zugabe von einem organischen Lösemittel gebildet wird.Metal-containing material according to one or more the claims 1 to 7, characterized in that the carbonate in situ the storage material by adding an organic solvent is formed. Metallhaltiger Werkstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dieser eine nanokristalline Struktur aufweist.Metal-containing material according to one or more the claims 1 to 8, characterized in that this is a nanocrystalline Structure has. Metallhaltiger Werkstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysationsmittel eine nanokristalline Struktur aufweist.Metal-containing material according to one or more the claims 1 to 9, characterized in that the catalysing a having nanocrystalline structure. Metallhaltiger Werkstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Karbonatgehalt zwischen 0,005 mol% und 20 mol% liegt.Metal-containing material according to one or more the claims 1 to 10, characterized in that the carbonate content between 0.005 mol% and 20 mol%. Verfahren zur Herstellung eines metallhaltigen wasserstoffspeichernden Werkstoffs nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der metallhaltige Werkstoff und/oder das Katalysationsmittel einem mechanischen Mahlvorgang unterworfen wird bzw. werden.Process for the preparation of a metal-containing hydrogen storage Material according to one or more of claims 1 to 11, characterized that the metal-containing material and / or the catalysing a mechanical Grinding process is or will be subjected. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlvorgang in Abhängigkeit vom metallhaltigen Werkstoff und/oder dem Katalysationsmittel zeitlich unterschiedlich lang durchgeführt wird.Method according to claim 10, characterized in that that the Grinding process depending on metal-containing material and / or the catalyst in time performed differently long becomes. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der metallhaltige Werkstoff zunächst dem Mahlvorgang unterworfen wird und nachfolgend nach Zugabe des Katalysationsmittels dazu der Mahlvorgang bezüglich des metallhaltigen Werkstoffs und des Katalysationsmittels fortgesetzt wird.Method according to one or both of claims 12 or 13, characterized in that the metal-containing material first is subjected to the grinding process and subsequently after addition of the Catalyst to the grinding process with respect to the metal-containing material and the catalysing agent. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysationsmittel zunächst dem Mahlvorgang unterworfen wird und nachfolgend nach Zugabe des metallhaltigen Werkstoffs dazu der Mahlvorgang bezüglich des Katalysationsmittels und des metallhaltigen Werkstoffs fortgesetzt wird.Method according to one or both of claims 12 or 13, characterized in that the Catalyst first is subjected to the grinding process and subsequently after the addition of the metal-containing Material to the grinding process with respect to the catalyst and the metal-containing material is continued. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der metallhaltige Werkstoff und das Katalysationsmittel jeweils getrennt einem Mahlvorgang unterworfen und nachfolgend gemischt werden.Method according to one or both of claims 12 or 13, characterized in that the metal-containing material and the catalyst in each case separately subjected to a grinding process and subsequently mixed. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der metallhaltige Werkstoff und das Katalysationsmittel gemeinsam gemahlen werden.Method according to one or both of claims 12 or 13, characterized in that the metal-containing material and the catalysing ground together become. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Mahlvorganges im Bereich von 1 Min. bis zu 200 Std. liegt.Method according to one or more of claims 12 to 17, characterized in that the duration of the grinding process in the range of 1 min. Up to 200 hours. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Mahlvorganges im Bereich von 20 Std. bis 100 Std. liegt.Method according to claim 18, characterized that the The duration of the grinding process is in the range of 20 hours to 100 hours. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlvorgang unter einer Inertgasatmosphäre durchgeführt wird.Method according to one or more of claims 12 to 19, characterized in that the grinding process under an inert gas atmosphere carried out becomes. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas Argon ist.Method according to claim 20, characterized in that that this Inert gas is argon. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlvorgang unter Zugabe eines organischen Lösemittels erfolgt.Method according to one or more of claims 12 to 20, characterized in that the grinding process with the addition of an organic solvent he follows. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 19, 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlvorgang unte reinre CO und/oder CO2-haltigen Atmosphäre durchgeführt wird.Method according to one or more of claims 12 to 19, 22, characterized in that the grinding process is carried out unre pure CO and / or CO 2 -containing atmosphere.
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